ลองนึกภาพใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถขับเคลื่อนยานอวกาศผ่านสุญญากาศของอวกาศราวกับลมที่แล่นเรือใบบนโลกใบนี้ องค์การนาซ่าและหน่วยงานอวกาศอื่น ๆ กำลังคิดอย่างจริงจังและกำลังทำงานกับเทคโนโลยีต้นแบบต่าง ๆ Edward Montgomory เป็นผู้จัดการด้านเทคโนโลยีของ Solar Sail Propulsion ที่ NASA พวกเขาทดสอบการแล่นเรือ 20 เมตร (66 ฟุต) ที่โรงงานพลัมบรูคของศูนย์วิจัยเกล็นในแซนดัสกีรัฐโอไฮโอ
ฟังบทสัมภาษณ์: NASA Tests a Solar Sail (3.7 mb)
หรือสมัครสมาชิก Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain - คุณช่วยเล่าพื้นหลังเกี่ยวกับใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ให้ฉันหน่อยได้ไหม?
Edward Montgomery - นี่คือเทคโนโลยีที่เอเจนซี่ของเราให้ความสนใจมาระยะหนึ่งแล้ว แต่ประวัติศาสตร์ได้ย้อนกลับไปหลายร้อยปีเพื่อ Fredrick Sander ในช่วงเปลี่ยนศตวรรษ (19) ในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมาเราได้พบว่าความก้าวหน้าในบางพื้นที่โดยเฉพาะทำให้มันเป็นสิ่งที่เราต้องพิจารณา วัสดุคอมโพสิตที่ออกมาในช่วงสองสามปีที่ผ่านมาเช่นในอุปกรณ์กีฬาที่ทำจากแท่งน้ำหนักเบาพิเศษและเทคโนโลยีฟิล์มซึ่งในบางวิธีเกี่ยวข้องกับอุตสาหกรรมวัสดุและวงจรรวมเช่น สารเติมแต่งสี สาขาเหล่านี้ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะสร้างโครงสร้างในอวกาศที่เหมือนใยบัวและเราไม่เคยทำแบบนั้นมาก่อนสองสามทศวรรษก่อน (ตอนนี้) และเมื่อคุณสามารถลดมวลลงได้ต่ำมาก ไม่ใช้แรงมากในการเร่งความเร็วและแรงขับที่ดีออกมา
แสงจะให้แรงขับกับอลูมิเนียมฟอยล์ในอวกาศได้อย่างไร?
นั่นเป็นคุณสมบัติที่น่าสนใจมากที่แสงมี มันไม่มีมวลดังนั้นมันจึงไม่สามารถกระเด็นออกไปจากบางสิ่งได้ แต่ในความเป็นจริงมันมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งกีดขวาง มันให้แรงผลักดันแก่มันและสิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นโดย Einstein และได้รับการพิสูจน์ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ
เทคโนโลยีที่คุณกำลังทดสอบที่ NASA คืออะไรตอนนี้
เรากำลังนำแนวคิดหนึ่งของโซลาร์เซลเซลซึ่งเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส มันมี 4 บอมส์ที่ออกมาและอยู่ระหว่างบอมส์เป็นรูปสามเหลี่ยมใบเรือและระบบนั้นถูกออกแบบมาเพื่อรับน้ำหนักบรรทุกที่ค่อนข้างเล็กขนาด: น้ำหนักบรรทุกของวิทยาศาสตร์หุ่นยนต์ เรากำลังดูหลายภารกิจในระบบสุริยจักรวาลเพื่อศึกษาฟิสิกส์ของดวงอาทิตย์และวิธีการที่มันมีปฏิสัมพันธ์กับโลก
ดังนั้นคุณจะส่งใบเรือสุริยะเข้ามาจากตำแหน่งของเรา วงโคจรของโลกเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นหรือไม่? ฟังดูคล้ายกับฉัน
แรงขับที่เรือสามารถผลิตได้นั้นเป็นสัดส่วนกับความแรงของแสงอาทิตย์และเมื่อคุณเข้าใกล้กับดวงอาทิตย์ความแข็งแกร่งของแรงขับดันนั้นจะเพิ่มขึ้นตามระยะทางเมื่อคุณเข้าใกล้จริง ๆ มันทำงานได้ดีกว่ามาก ได้อย่างมีประสิทธิภาพใกล้กับดวงอาทิตย์ ภารกิจที่ได้รับการวางแผนให้มองไปที่ระบบสุริยะรอบนอก เกือบทั้งหมดมีส่วนร่วมก่อนที่จะไปยังระบบสุริยจักรวาลชั้นในที่บินอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์และได้รับการสนับสนุนที่ดีและจากนั้นออกไป แต่ภารกิจระยะสั้นที่เรากำลังดูอยู่คือภารกิจที่วางตัวอยู่ พวกเขาไม่ไปเร็วจริงๆ มีจุดสมดุลระหว่างแรงดึงโน้มถ่วงของโลกและแรงดึงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าจุดลากรองจ์และเรามีดาวเทียมที่ไซต์นั้นในขณะนี้ ไม่ต้องการแรงขับพิเศษใด ๆ แต่ถ้าคุณต้องการที่จะนั่งและวางตัวใกล้จุดใดจุดหนึ่งใกล้กับดวงอาทิตย์ (ไปยังจุดนั้น) ในอวกาศคุณจะต้องมีความสามารถในการขับเคลื่อนและนักวิทยาศาสตร์ของเรามีความสนใจอย่างมาก ที่ต้องการอยู่ที่จุดนั้น คุณสามารถจินตนาการได้ว่ามันอาจเป็นสถานที่ที่ได้เปรียบในการวางเครื่องมือบางอย่างระหว่างโลกและดวงอาทิตย์เพื่อทำความเข้าใจว่าสมบัติทางกายภาพนั้นเป็นอย่างไร
ตกลงฉันเข้าใจ มันจะเหมือนกับว่าดวงอาทิตย์เป็นแฟนและคุณมีเรือของคุณและคุณปล่อยให้มันลอยลงไปที่ดวงอาทิตย์จนถึงจุดที่พลังของดวงอาทิตย์ที่ไหลออกมาจากมันมีความสมดุลอย่างสมบูรณ์แบบที่จะถือใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ตรงจุด มันจะไม่ไปต่อหรือเข้าไปใกล้
ขวา. ถูกต้อง.
การทดลองแบบไหนที่คุณสนใจที่จะทำถ้าคุณเข้าใกล้และสามารถรักษาสถานีไว้ได้?
ฉันเป็นวิศวกรขับเคลื่อนไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์การวิจัย พวกเขาสามารถทำงานได้ดีขึ้นมากในการอธิบายสิ่งที่พวกเขากำลังศึกษาอยู่ แต่เครื่องมือบางอย่างที่พวกเขาวางแผนที่จะใส่ไว้ในการวัดสนามแม่เหล็กพวกเขาวัดอนุภาคพลังงานสูงในขณะที่พวกเขาไป สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือการตรวจจับการกดปุ่มออกของมวลโคโรนา เหตุการณ์เหล่านี้เป็นเหตุการณ์ที่ลุกเป็นไฟขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์เมื่อพวกเขามาถึงโลกสามารถขัดขวางการสื่อสารของเราและพวกเขาสามารถทำลายและทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญได้ เปลวไฟดังกล่าวในปี 1986 ทำให้เกิดความเสียหายหลายล้านดอลลาร์ในอเมริกาเหนือเพียงอย่างเดียวดังนั้นเราจึงต้องการที่จะคาดการณ์เหตุการณ์เหล่านั้นเมื่อพวกเขากำลังเกิดขึ้นและถ้าเรามีเวลาเตือนเพียงพอเราสามารถปิดอุปกรณ์ของเราหรือในสภาพที่เฉพาะเจาะจง จากการได้รับบาดเจ็บดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องรู้ว่าเมื่อใดจะมีการปลดปล่อยมวลโคโรนา
ในอนาคตเทคโนโลยีนี้จะมีอะไรไว้ใช้กับความสามารถในการสำรวจระบบสุริยะนอก
นั่นเป็นจุดที่ดี ดังที่ฉันเพิ่งกล่าวไปการปล่อยมวลโคโรนาเหล่านี้อาจเป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศของเราดังนั้น NASA กำลังมองหาในอนาคตอันใกล้นี้เพื่อกลับไปยังดวงจันทร์และดาวอังคารซึ่งมีการถกเถียงกันมากมาย เราจะต้องสามารถคาดการณ์ได้ว่าเหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นเมื่อใดเพื่อที่นักบินอวกาศของเราจะได้รับสวรรค์ที่ปลอดภัยจากเหตุการณ์เหล่านั้นดังนั้นเราอาจจำเป็นต้องวางดาวเทียมเตือนเหล่านี้ไว้ใกล้ดวงจันทร์และดาวอังคาร ระบบพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อเตือนในการทำเช่นนั้น (หลังจากนั้น) ในที่สุดในอนาคตมีความสนใจอย่างมากในการต้องการทำความเข้าใจโครงสร้างของระบบสุริยะของเรานอกวงโคจรของพลูโตโดยเฉพาะ Heliopause ตอนนี้ยานอวกาศ Voyager เพิ่งเข้ามาในภูมิภาคนั้น มีผลลัพธ์ที่น่าสนใจกลับมาอีกครั้ง และมีหลายสิ่งที่เราอยากรู้เกี่ยวกับพื้นที่นั้น นอกเหนือจากนั้นเป็นสิ่งที่เรียกว่าเมฆออร์ตซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีดาวหางจำนวนมากที่เราเห็นมีชีวิตส่วนใหญ่ แต่บางครั้งพวกเขาก็เข้ามาในดวงอาทิตย์ ดังนั้นจะต้องมีวิทยาศาสตร์สักหน่อย การสังเกตและสำรวจนอกขอบเขตของระบบสุริยะ
จะมีอะไรแตกต่างกันในการสร้างเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ที่สามารถเดินทางออกไปสู่ระบบสุริยะรอบนอกแล้วคุณกำลังทำอะไรอยู่ตอนนี้?
มันไม่จำเป็นต้องเป็น คุณสามารถใช้เทคโนโลยีที่เรากำลังทำอยู่ตอนนี้เพื่อส่งสัญญาณการปลดปล่อยมวลโคโรนาเหล่านี้และคุณสามารถส่งเรือใบนั้นไปทำภารกิจ ปัญหาคือว่าจะต้องใช้เวลาหรือมากกว่านั้นเพื่อไปยัง Oort Clouds เหล่านั้นและออกไปสู่ Heliopause หากเราสามารถสร้างใบเรือที่มีลำดับความสำคัญหรือหนึ่งในสิบของน้ำหนักในพื้นที่เดียวกัน นั่นคือการทำงานที่ดีขึ้น 10 เท่าถ้าคุณต้องการจากนั้นเราสามารถทำภารกิจเดียวกันนี้ได้ในครึ่งเวลาดังนั้นเพื่อเริ่มพิจารณาภารกิจนั้นจริง ๆ เราจะต้องการสร้างเรือที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าเพื่อทำมันและทำมันภายในชีวิตของเรา ถ้าคุณจะ.
กรอบเวลาในขณะนี้ในการส่งต่อกับต้นแบบที่คุณกำลังทดสอบและแผนการในอนาคตของคุณคืออะไร?
นั่นคือสิ่งที่มีการศึกษามากมายเกิดขึ้นใน บริษัท ต้นสังกัดตอนนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีคณะกรรมการที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์ที่ประชุมและกำหนดลำดับความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ของพวกเขาและจะกำหนดวันที่ต้องการเมื่อใบเรือต้องพร้อม เมื่อพร้อมแล้ว…สิ่งที่เราทำในช่วง 3 ปีที่ผ่านมาซึ่งได้ทดสอบใน Plumbrook คือการทำสิ่งที่ดีที่สุดที่เราสามารถทำได้เพื่อการออกแบบและดำเนินการใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ในสภาพพื้นที่จำลอง ขั้นตอนต่อไปคือการก้าวขึ้นสู่อวกาศและนั่นจะเป็นขั้นตอนที่สำคัญ เราจะต้องมีเที่ยวบินของใบเรือสุริยะและดูว่ามันทำงานอย่างไรในอวกาศ: โหลดบนโครงสร้างของใบเรือนั้นมีจำนวนน้อยกว่าที่อยู่บนพื้น แรงโน้มถ่วงทำให้เรือของคุณสูงกว่าสิ่งที่ดวงอาทิตย์จะทำ 4000 เท่า ดังนั้นสภาพแวดล้อมที่แท้จริงนั้นอยู่ในอวกาศและเราต้องนำมันออกไปเพื่อทดสอบ นั่นคืออีก 3-5 ปีในการทำสิ่งนั้นและจากนั้นจะพร้อมที่จะถูกรวมเข้ากับภารกิจวิทยาศาสตร์ ขั้นตอนการวางแผนและการพัฒนาภารกิจพื้นที่น้อย 3-5 ปี ดังนั้นในทศวรรษหน้าฉันคาดว่าจะเห็นเรือใบสุริยะ
